GPRS网络组建变电站RTU自传输网络的方案

 
GPRS网络组建变电站RTU自传输网络的方案

第一、 系统概述

GPRS是在GSM基础上发展起来的一种分组交换的数据承载和传输网络，它采用先进的无线分组技术，GPRS允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源。从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。GPRS理论带宽可达171.2Kb/s，实际应用带宽大约在40-100Kb/s。

只要GSM网络可以覆盖到的地方都可以实现连接到GPRS网，通过G网进行数据流的传输交换，数据进入移动网络，可以通过Internet、GPRS MODEM、专线接入三种方式和各供电公司调度中心运动系统进行通信，基于GPRS网络建立的变电站综自信息通道网络比建设载波通信、光纤通信节约成本，效益高。主站、终端建设、安装、维护方便，运行成本低廉，可提供透明传输通道，并可兼容多种通讯协议。

第二、方案可行性分析

配变由于其安装位置分布、安装地点等问题，造成设备数量多、地理地形分布不平衡，比较分散，环境恶劣等特点。配变监控的数据量较大，实时性要求高，长时间不间断传送数据，配变调度员可随时召测配变监控终端的实时数据。对特殊的影响配变运行的越限告警信号，配变监控终端要及时上传到配变调度中心主站。目前，我国变电站没有上传综合自动化信息，地理位置比较分散，有些比较偏远，交通不便，基于以上情况有以下几种通信组网方案；

1、建设载波通信方案

建议没有实现上传综自信息的35kV变电站，都建设为载波通信，上传到各自出线的110kV变电站，再在110kV变电站进行转接至各自供电公司的县调中心远动系统。

1）此方案需的实施包括以下内容

A)设备选型；

针对不同的35kV变电站选择不同型号的载波设备，气候因素、距离因素都是需要考虑的问题。

B)设备购置；

C)载波机安装；

D)载波设备调试；

E)业务割接上传；

2）此方案所需资金


2、建设光纤通信方案

建设光纤通信不但要进行光设备选型、安装、调试，而且还要进行光缆架设，相比之下不适合长距离、偏远的站点，线路长、地理位置恶劣的站点对于架设光缆不经济。不仅需要考虑光缆的选型、购置，还要考虑光缆的架设，整体投资大，效益低，资金回收慢。

3、建设基于GPRS网络的通信方案

GPRS是在GSM基础上发展起来的一种分组交换的数据承载和传输网络，它采用先进的无线分组技术，GPRS允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源。从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。GPRS理论带宽可达171.2Kb/s，实际应用带宽大约在40-100Kb/s。

只要GSM网络可以覆盖到的地方都可以实现连接到GPRS网，通过G网进行数据流的传输交换，数据进入移动网络，可以通过Internet、GPRS MODEM、专线接入三种方式和各供电公司调度中心运动系统进行通信。

假设35kV变电站终端站点40个，设DTU为2500元/台 前期一次性投资约为40×2500＝10万元，主站点与移动公司联网设备费用8万元，后期以每站200元/月，一年通讯费用仅为200×12×40＝96000元，远远比其他方式节约成本，而且不存在大量繁重的设备安装工作。

综上所述，基于GPRS网络建立35kV变电站的综自信息通道网络比建设载波通信、光纤通信节约成本，效益高。主站、终端建设、安装、维护方便，运行成本低廉，可提供透明传输通道，并可兼容多种通讯协议。

为了保证综自信息的安全性以及便于维护，采用数据流传输交换进入移动网络，通过专线接入方式和各供电公司调度中心进行通信。

第三、基于GPRS网络组建变电站自传输网络的方案

整个GPRS组网方案可以分为两个部分实施：一是移动GPRS网络与数据中心服务器组网，二是通过光纤传输网络传输到各供电公司。

1、移动GPRS网络与数据中心服务器组网

移动GPRS网络与数据中心服务器组网采取防火墙+中心控制计算机+MOXA组网方案：

1）数据中心服务器与移动G网组网络拓扑图：


2）方案阐述：

A.利用DTU的RS232接口和变电站RTU对接。并设置相关DTU参数（端口、速率、数据中心IP等）；

B.中国移动提供VPN接入方式，为每个DTU分配一个固定的IP地址。并通过光纤或者2M方式专线接入电业局通讯机房；

C.在电业局通讯机房配置一台两端口防火墙，以达到阻隔移动网络与接入网络，从而增加网络安全性。

D.在防火墙内网级联一台工控服务器（中心控制计算机），在机器上安装一块MOXA卡，扩充串口。

E.在中心控制计算机上进行编程，起用一个软件服务。对外接受各个变电站RTU通过GPRS发送过来的数据。对内，根据不同的源端口，或者源IP地址将数据分发到MOXA卡不同的RS232接口之上。

F.RS232接口接入光传输设备，通过时隙划分，将各个RS232口分配到不同的传输路由上。

这种组网方案在业界已经有成熟案例，便于开发、维护和扩展。星型网络架构对中心控制计算机上的软件服务的功能和性能要求非常高。

2、由光纤传输网络传输至各供电公司县调中心。

  各站综自信息通过GPRS网络传到数据中心服务器机房，通过MOXA卡进行协议转换分离出不同站点的信息，再通过光传输设备传送到各供电公司。

2）方案阐述：

A. 分配和统计MOXA卡不同COM口具体对应是那些35kV变电站，进行资源分配，根据业务量规划光传输设备的资源；

B. 备份传输网数据库，进行SDH和PCM时隙分配，并作好记录，将不同站点的综自信息对应于各自县调中心；

C. 对所做的PCM V.28通道进行测试，在各供电公司所在的110变电站进行V.28通道转接，转接至县调中心，并对整个V.2⒏通道做个大环测试；

D. 综自信息业务的割接上传及调试，在县调PCM对应RS232接口接收到数据后，通过RS232电缆连接到SCADA前置机

第四、方案优点

GPRS变电站监测远程系统具备如下特点：

1、实时性强：

由于GPRS具有实时在线特性，系统无时延，无需轮巡就可以同步接收、处理多个/所有数据采集点的数据。可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。

2、可对变电站设备进行远程控制：

通过GPRS双向系统还可实现对变电站设备进行远程控制，进行参数调整、开关等控制操作。

3、建设成本少低：

由于采用GPRS的无线公网平台，只需安装好设备就可以，前期投资少、见效快，后期升级、维护成本低；

4、覆盖范围广：

GPRS覆盖范围广，在无线GSM/GPRS网络的覆盖范围之内，都可以完成对边电站设备的控制和管理。而且，扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。

5、系统的传输容量大：

配电数据中心要和每一个变电站数据采集点保持实时连接。由于变电站数据采集点数量众多，系统要求能满足突发性数据传输的需要，而GPRS技术能很好地满足传输突发性数据的需要。

6、数据传送速率高：

每个变电站数据采集点每次数据传输量在10Kbps之内。GPRS网络传送速率理论上可达171.2kbit/s，目前GPRS实际数据传输速率在40Kbps左右，完全能满足本系统数据传输速率（≥10Kbps）的需求。

7、通信费用低：采用包月计费方式，运营成本低。

第五、安全措施
  由于GPRS变电站监测远程系统的特殊性，本系统需要极高的系统安全保障和稳定性。安全保障主要是防止来自系统内外的有意和无意的破环，稳定是指系统能够7×24小时不间断运行，即使出现硬件和软件故障，系统也不能中断运行。

1、APN专网模式：利用SIM卡的唯一性，划定用户可接入某系统的范围，可以有效避免非法入侵。采用中国移动分配的专门的APN进行无线网络接入，在网络侧对SIM卡和APN进行绑定，只有属于指定行业的SIM卡才能访问专用APN。普通手机号的GPRS终端无法呼叫专门的APN。

2、对于特定用户，可通过数据中心给每个移动终端分配特定的用户ID和密码， 其他没有数据中心分配的用户ID和密码的移动终端将无法登录进入系统，系统的安全性进一步增强。

3、安全的防火墙过滤，设置防火墙软件保障系统安全。

第六、结论

对于电力部门来说，远程电站综合自动化一直是一件非常头疼的事情，需要投入大量的人力、物力和财力。因为变电站数量众多，地理位置分散，给工作人员带来极大的不方便。应用GPRS远程自动传输后，为电力部节约人力资源，从而有不可估量的经济效益，对改善服务质量，提高电力部门形象，具有明显的社会效益。

综上所述，GPRS远程变电站监测系统在电力管理自动化中应用是非常适合我国国情的，充分利用现有资源和技术，GPRS远程自动抄表系统必将在城乡电网中大放异彩，为电力部门创造出更加辉煌的业绩。